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1、母线保护基础,母线保护概述,对于重要的220500kv的超高压变电站按照要求应当装设母线保护以保证系统稳定性，而对于500kv和重要的220kv变电站配置双重化的母线保护。另对于母线故障要求有选择性切除故障及快速切除母线故障的变电站也可装设专用母线保护。对于低压母线当在母线发生故障时如无专用母线保护则只能靠变压器后备保护及相邻的其它保护切除母线故障。,母线保护类型,母线保护一般采用差动原理构成，包括完全电流母差保护、不完全电流母差保护及电流相位比较式母差保护。大多数母差保护采用完全电流母差保护，在中低压母差保护当负荷支路很多时则可采用不完全电流母差保护，对于电流相位比较式母差保护则极少采用了。
2、母差保护按差动回路中的电阻大小分类可分为低阻抗型、中阻抗型和高阻抗型母线差动保护。传统的母线差动保护及微机型母线保护大多是低阻抗型。接于差流回路的电流继电器阻抗很小，在内部短路时，电流互感器(1A)的负担小，二次电压低，因而饱和度小，误差小。需要解决区外故障不平衡电流问题、饱和问题及非周期分量问题。高阻抗型母线差动保护是在差流回路中接入很大的阻抗(可达到数千欧姆)以阻止由于电流互感器饱和引起的不平衡电流流入差动继电器，但缺点是易引起内部高压。阻抗型母线差动保护的差电流回路电阻介于高阻抗型和低阻抗型之间，其差动回路总电阻约有200欧姆左右，因而也可大大减小外部短路时进入继电器的不平衡电流，并与制
3、动回路相配合，可以保证保护动作的选择性。在内部短路时，差动回路的电压不超过允许范围，不需要装设专门的过电压保护。,母线保护要求,母线保护应当能正确区分母线区内和区外故障，区内故障应快速动作。母线保护应当有抗饱和措施以防止区外由于饱和而误动，且当由区外转到区内时应当能够正确动作。母线保护应具有规定的灵敏度，且对构成环路的各类母线(如一个半断路器接线、双母线分段接线等)，保护不应因母线故障时流出母线的短路电流影响而拒动母线保护应当有很高的可靠性，对双母线的母线应通过复压闭锁。微机性母线保护应当能自动适应运行方式的变化，包括双母线接线对故障母线的选择，刀闸切换时位置元件切换及母线充电合闸于有故障母线
4、等情况。母线保护可允许不同变比的TA一起使用。当交流电流回路不正常或断线时应闭锁母线差动保护，并发出告警信号，对一个半断路器接线可以只发告警信号不闭锁母线差动保护。,母线保护配置,220kv母线保护配置220kv母线保护功能一般包括母线差动保护，母联相关的保护（母联失灵保护、母联死区保护、母联过流保护、母联充电保护等），断路器失灵保护。对重要的220kv母线应当实现双重化，配置两套母线保护。500kv母线保护配置500kv母线往往采用3/2接线，相当于单母线接线，因此其母线保护相对简单，一般仅配置母线差动保护，断路器失灵保护往往置于断路器保护中。3/2接线的母线其据动的危害性远大于误动，所以母
5、线保护实现双重化甚至三重化。,母线差动保护,整体构成母线差动保护一般由启动元件、差动元件、抗饱和元件等构成。启动元件一般有和电流突变量启动元件、差电流启动、工频变化量突变量启动等。母线差动保护差动元件母线差动保护的主要元件是差动继电器，其基本原理是利用差动原理。母线正常运行时：母线发生故障时：,母线差动元件,对采用完全电流母线差动保护来讲，将连接到母线上的所有支路的电流相量和的绝对值Icd作为动作判据。理论上正常运行及区外故障时Icd等于0，内部故障时Icd增大差动继电器动作，实际构成时为防止区外故障时由于TA的各种误差及饱和等原因造成的不平衡电流增大使差动继电器误动采用各种带制动特性的差动继
6、电器。常见的母线差动元件有常规比率母差元件、工频变化量比率差动、复式比率差动等。这些差动元件的差动电流均相同，制动电流选取有差异，因而在区外故障及区内故障时制动能力和动作灵敏度均有差异，但作用都是在区外故障时让动作电流随制动电流增大而增大使之能躲过区外短路产生的不平衡电流，而在区内故障时则希望差动继电器有足够的灵敏度。,母线差动元件,对于母线分段等形式的母线保护，为了能有选择性的仅切除故障母线采用多个差动元件来满足要求，即设置一个大差动元件和每段母线的小差动元件。大差动元件将所有母线的支路的电流（不包括分段或母联）加入差动继电器，即将所有母线作为一个整体来保护，其作用是区分是否在母线上发生故障
7、，各段母线的小差动元件则仅将该段所有支路电流（包括与该段相联的分段及母联）接入，即仅将该段作为保护对象，用于区分是否在该段母线上发生故障，当在该段母线发生故障时，大差动和该段差动同时动作时仅将该段母线切除。简而概之，“大差判故障，小差选母线“。在差动回路中应注意TA极性的问题，一般各支路TA极性为母线侧；母联断路器可在I母侧（如RCS915）或母侧(BP-2B)。如果TA极性不满足装置的规定则将可能导致母差保护误动或拒动，因此应重视。,母线差动保护复压闭锁元件,为了防止在正常情况下由于TA回路异常及其它原因造成的差动元件误启动，对于除3/2接线的其它母线差动保护均需复压元件闭锁，在复压闭锁元件
8、开放时允许差动元件出口。复压闭锁元件由低电压、零序过压、复压元件构成，其判据为：U Ubs；3U0U0bs；U2U2bs其中U为相电压，3U0为三倍零序电压、U2为负序相电压，Ubs 为相电压闭锁值，U0bs和U2bs分别为零序、负序电压闭锁值。以上三个判据任一个动作时，电压闭锁元件开放。低电压判据也可以采用线电压进行判断，如BP2B；RCS915采用相电压。在整定时应保证在母线发生各种故障（包括高阻接地）时能有足够的灵敏度。,母线差动保护的抗饱和元件,在母线近端发生区外故障时，有可能因为TA饱和而导致出现很大的不平衡电流（差流）而使母线差动保护误动。比率制动的母差保护其制动系数K直接影响到其
9、抗TA饱和能力，为提高抗饱和能力必须提高K值，而提高K值势必降低保护在区内故障时的灵敏度，尤其在重负荷下故障或经过渡电阻故障时矛盾更为突出。因此为了防止区外故障TA严重饱和导致母差误动，需配置抗饱和元件来解决，当发现差动元件的差流是由于区外饱和引起的则闭锁差动元件，否则开发差动元件。抗饱和元件的关键是如何正确识别TA饱和以及区外转到区内时能够快速开放差动保护，常见的饱和识别元件有：谐波制动原理检测饱和。自适应阻抗加权原理：同步识别法：自适应全波暂态监视器：,母线保护的运行方式自适应,母线保护应当能自动适应运行方式的变化，双母线运行时，各连接元件经常在两段母线之间切换。母差保护需要正确跟随母线运
10、行方式的变化，才能保证母线保护的正确动作。现在的微机型母线保护大多采用引入隔离刀闸的辅助接点实现对母线运行方式的自适应。由于隔离刀闸的辅助接点往往会出现不可靠的情形，如检测不到刀闸位置或刀闸位置错误等，如不采取措施纠正因为刀闸位置错导致不能正确识别运行方式将可能导致母线保护误动或拒动。微机型母线保护均会采取一些措施来检验刀闸位置的正确性。如简单的“有流无刀”等，其它的更复杂的情况亦可用软件来检查。如果装置检查出刀闸位置出错会发出刀闸位置异常的相关信号，在确定正确的刀闸状态后会自动纠正错误的刀闸接点，从而保证能正确识别运行方式。需要注意的是，当出现刀闸位置异常应认真检查刀闸位置，许多厂家的母线保
11、护（如BP2B,RCS915）在恢复正常后应当复归信号才能解除纠正。,母线差动保护的自适应,在刀闸的辅助接点进行检修时，为了使母线保护能正常工作，一些厂家通过配置能人工设置刀闸位置的模拟盘来解决，如：还有一些厂家通过设置运行方式控制字来强制各支路的运行方式。需要注意的是，一旦在刀闸的辅助接点工作正常时应当解除用模拟盘或软件设置的强制方式，通过外部的刀闸辅助接点来进行运行方式的识别！由于大差电流与刀闸辅助接点无关，以及装置具有运行方式电流校验功能，因此双母线倒排操作期间，装置不需运行人员手动干预，可以正确切除故障；刀闸辅助接点出错检修期间不需退出保护；带电拉刀闸，保护可以正确快速动作。双母线分列
12、运行时，当区内发生故障由于存在负荷电流流出，最严重情况在构成外部环路时可导致故障电流流出更严重使大差的灵敏度严重降低导致母线差动保护误动，所以微机母线差动保护均设置了相关的解决方法，一般通过检测母联断路器位置，当发现分列运行时对大差比率系数采用低值提高灵敏度，而正常运行时又恢复到高值。,母线保护其它保护,母线保护除了主要的母差保护外，微机型母线保护还包括母联相关的保护如：母联失灵保护、母联死区保护、母联过流保护、母联充电保护等。同时许多的母线保护还可选配断路器失灵保护，共用一个出口，简化了二次回路。,母联失灵保护,母联失灵保护的作用是防止在母线发生故障，母线保护动作或母联充电保护动作给母联发了
13、跳令后防止母联开关失灵不能切除故障而设置的保护。一旦出现上述情况，则切除所有母线的连接元件。注只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。母联失灵保护的动作原理是：当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。,母联死区保护,所谓母联死区保护指在母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。,母联充电保护,分段母线其中一段母线停电检修后，可以通过母联（分段）开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联（分段）充电保护，当检修母
14、线有故障时，跳开母联（分段）开关，切除故障。母联（分段）充电保护的起动需同时满足三个条件母联（分段）充电保护压板投入；其中一段母线已失压，且母联（分段）开关已断开（前采样状态母联分段开关曾断开）；母联电流从无到有。充电保护一旦投入自动展宽200ms后退出。充电保护投入后，当母联任一相电流大于充电电流定值，经可整定延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。充电保护投入期间是否闭锁差动保护可设置保护控制字相关项进行选择。,母联其它保护,母联过流保护母联（分段）过流保护可以作为母线解列保护，也可以作为线路（变压器）的临时应急保护。母联（分段）过流保护压板投入后，当母联任一相电流大于母联过流定值，或母联零序
15、电流大于母联零序过流定值时，经可整延时跳开母联开关，不经复合电压闭锁。母联非全相保护在运行中，当断路器（包括母联断路器）的一相断开时，将出现断路器非全相运行。非全相运行，将在电力系统中产生负序电流。负序电流将危及发电机及电动机的安全运行。因此，切除非全相运行的断路器（特别是发变组的断路器），对确保旋转电机的安全运行，具有重要的意义。,断路器失灵保护,当输电线路、变压器、母线或其他主设备发生短路，保护装置动作并发出了跳闸指令，但故障设备的断路器拒绝动作，称之为断路器失灵。发生断路器失灵故障的原因很多，主要有：断路器跳闸线圈断线、断路器操作机构出现故障、空气断路器的气压降低或液压式断路器的液压降低
16、、直流电源消失及控制回路故障等。其中发生最多的是气压或液压降低、直流电源消失及操作回路出现问题。断路器失灵后，若没有断路器失灵保护则只能靠相邻元件的后备动作，时间会较长，则可能导致重要的元件（变压器等）被烧毁、停电范围扩大甚至导致电网瓦解。所谓断路器失灵保护就是针对断路器失灵，以较短的延时切除相关的电源支路的支路断路器以减小停电范围。母线保护和断路器失灵保护可共用一个出口，所以微机型的母线保护现在大多配置了断路器失灵保护。,断路器失灵保护要求,断路器失灵保护同母线保护一样非常重要，其误动或拒动都将造成严重后果。因此，要求其安全性及动作可靠性高。一般均有相关的启动和闭锁条件。断路器失灵保护动作后
17、，宜无延时再次去跳断路器。对于双母线或单母线分段接线，保护动作后以较短的时间断开母联或分段断路器，再经另一时间断开与失灵断路器接在同一母线上的其他断路器。断路器失灵保护动作后应闭锁重合闸。,断路器失灵保护构成,断路器失灵保护一般由失灵启动回路、失灵判别元件、运行方式识别回路及复压闭锁元件构成。母线保护中的断路器失灵保护需要和断路器失灵启动装置配合进行工作，一般有两种方式，第一种方式是失灵启动回路和失灵判别元件由外部实现，通过失灵开入接点进行配合；第二种方式是失灵启动回路由外部开入，失灵判别元件由断路器失灵保护配置的元件进行。,断路器失灵保护构成方式一,这种方式适合于外部配置了断路器失灵启动装置
18、的情形。当母线所连的某断路器失灵时，由该线路或元件的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给本装置。失灵启动装置一般有启动元件、相电流判别元件构成，,断路器失灵保护构成方式二,这种方式适用于没有失灵起动装置的情形，它利用装置本身的断路器失灵的过流元件进行失灵判别，将元件保护的保护跳闸接点引入装置。,复压闭锁元件,复合电压闭锁元件作用是防止失灵保护出口继电器误动或维护人员误碰出口继电器接点、而造成误跳断路器的措施。断路器失灵保护的复压闭锁元件原理同母线保护，但需注意的是断路器失灵保护的每条支路的复压闭锁元件应分别整定以满足灵敏度要求。另为了防止在某些支路短路因灵敏度不够而误闭锁设置了这些支路启动时解除复压闭锁以防止据动，典型支路是变压器失灵启动支路。,
